[发明专利]一种反应区催化剂控制和再生剂取热冷却方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油和化工领域催化反应技术，特别是涉及一种用于催化反应中催化剂的控制和催化剂降温、净化方法。 

背景技术

在催化反应过程中，催化剂是核心问题，但反应过程中催化剂的性能和未反应前催化剂的性能是不同的。以烃类或醇类化合物原料反应为例，反应过程中催化剂会出现结焦、碱性成分和金属污染、钝化，使实际反应过程中催化剂的性能远低于未反应前的性能。反应过程中催化剂的活性，反应剂油比或空速，反应原料和催化剂的温度及温度差等反应条件都是影响反应结果的重要因素。 

在催化反应过程中反应条件的选择和控制直接关系到反应转化率和反应选择性，现行优化反应系统操作的技术很多，以催化转化反应为例，干气预提升技术、采用改变原料注入点和注入介质的混合温度控制技术、出口区快速分离技术、急冷终止技术等都对反应结果影响明显，已在工业上得到较好应用。反应过程中催化剂性能的改进和控制也是至关重要的。许多气固反应过程需要固相物如催化剂冷却，使反应条件改善后进行，尤其对如催化转化反应的气固反应过程，把再生催化剂适当降温可以提高剂油比，抑制热裂化反应，改进产品分布。 

以石油烃类原料催化转化为例，国内外的研究结果早就证实，再生剂温度高，导致反应剂油比较低，与反应原料间的接触温差大，都会导致干气产率高，对收率产生显著影响；提升管内随着反应的进行，催化剂的活性快速降低，提升管下游反应区效率降低，影响反应效果。降低再生剂温度，提高剂油比和提高提升管内催化剂的活性是多年来催化裂化装置一直追求的目标。 

使用管式反应器的液体原料催化反应都存在液相气化接触反应和气相反应两个反应区域。液相气化反应区催化剂和原料间的温差和催化剂的高温都会增加热裂化反应，增加C2以下副产品比例，影响经济效益。 

在降低反应原料液相气化接触反应区的再生剂和原料油温差方面有不少技术措施。针对降低与原料油起始接触温度问题，最容易想到的办法是“把外取热器内的低温催化剂引入提升管预提升段”。 UOP公司于上世纪90年代在专利US5800697中提出了把外取热器内的低温催化剂送入提升管提预提升段的方法。这方面的专利申请较多，如US6059958，US6558530B1，中国专利申请01119805.1，200510055695.4，200710054738.1，200710054739.0等。 

专利US5800697公开了一种催化转化反应-再生方法，在再生器旁边设置催化剂降温区，来自密相床的热再生剂从出口进入降温区换热至适宜温度后经再生立管、滑阀进入提升管反应器底部参与反应，从而使反应温度成为独立变量。ZL200610113673.3公开了一种石油烃类的转化方法，热的再生催化剂通过冷却器冷却返回到反应器底部与原料油接触并进行裂化反应，待生催化剂经汽提后输送到再生器进行烧焦再生后循环使用或部分直接进入反应器底部的混合器。ZL200710054738.6公开了一种催化裂化装置的再生催化剂调温设备，在再生器密相床的旁边设置催化剂降温器，催化剂降温器内设有换热管，上部设有烟气返回管线，沿催化剂降温器垂直高度分段设置流化环，经降温的再生催化剂进入提升管反应器预提升段参与反应。ZL200710054737.1也公开了一种催化裂化装置再生催化剂调温设备，在再生器密相床内设置一隔板，将再生器密相床分成两个区，一个区为再生烧焦区，另一个区为催化剂降温区，隔板下部设有降温器催化剂入口，催化剂降温区内设有换热管，经降温的再生催化剂进入提升管反应器预提升器参与反应。 

另一种降低原料油和再生剂起始接触温差的办法是把原料油的温度提高。ZL200610127585.9公开了一种烃油裂化方法，将烃油与再生催化剂在换热器中加热，然后使换热后的烃油与换热后的再生催化剂在反应器中接触反应。 

已有对反应条件的优化控制技术，主要集中在反应原料流程优化，反应温度、时间优化方面，对反应过程中催化剂性能控制优化关注较少。以上公开的专利，也仅仅涉及降低预提升段再生剂的温度。 

在以上降低再生剂温度的专利中来自外取热器的催化剂携带一定氧气和再生烟气，这部分氧气进入了反应器与反应介质发生反应，存在着进入反应器的氧气会影响产品；来自再生催化剂携带的烟气加大富气压机负荷，增加能耗。 

另外，反应催化剂控制不仅包括反应前的催化剂温度、液相气化反应区接触温差和剂油比；气相反应区催化剂活性和剂油比的控制对反应效果也有重要影响。